四足動物の２種類のギャロップ歩容の異なる力学構造を生み出す原理の解明

阐明四足动物两种奔腾步态产生不同机械结构的原理

• 批准号: 21K14104
• 负责人: 上村 知也
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14104/
• 关键词: 四足動物; ギャロップ歩容; シンプルモデル; 体幹柔軟性

四足動物が高速域で用いるギャロップは，左右の脚の運びが逆位相から外れるのが特徴で，脚が地面につく順番によってチーターなどが行うロータリーと，ウマなどが行うトランスバースに分類される．また，チーターの走行では体幹を曲げる飛翔期と伸ばす飛翔期の2種類が存在するのに対して，ウマでは体幹を曲げる飛翔機しか持たない．これらの差異を生み出す力学的要因として，体幹部のロール方向の回転自由度が重要な役割を果たすと予想している．そこで，ロール方向の体幹ねじれ自由度を持つシンプルなモデルを構築した．このモデルは前後よりも左右のダイナミクスが重要な役割を持つと考え，横断面上で構築した．このモデルについて数値計算によって周期解を探索した結果，ロータリーギャロップに相当する脚の接地順を持つ解とトランスバースに相当する接地順を持つ解が得られ，それぞれの解が得られる状態量の空間が異なることが明らかになった．また，モデルにチーターのパラメータを代入して周期解を数値的に求めた結果，ロータリーに相当する解が得られた一方で，トランスバースに相当する解は得られなかった．ウマのパラメータを代入した結果では，ロータリーに相当する解とトランスバースに相当する解が得られた．これらの結果は国内学会第３５回自律分散シンポジウムで報告を行った．また，シンプルモデルで得られた結果の妥当性を確認するため，シンプルモデルの構造に基づく４足ロボットの開発にも取り組んだ．制御は神経振動子のモデルを用いて，自律的に走行リズムを生成した結果，トレッドミル上でのバウンド走行を達成した．

四足动物高速驰骋的特点是左右腿的动作异相，根据奔跑的先后顺序，可分为猎豹的旋转、横行的旋转、马的旋转等。腿接触地面。 ．此外，猎豹有两个飞行阶段，一个是弯曲躯干，另一个是伸展躯干，而马只有弯曲躯干的飞行机制。我们预测，躯干在侧倾方向上的旋转自由度作为产生这些差异的机械因素起着重要作用。因此，我们构建了一个简单的模型，具有一定的自由度，可以在滚动方向上扭转树干。该模型是在横截面上构建的，认为左右动力学比前后动力学发挥更重要的作用。通过对该模型进行数值计算来寻找周期解，我们得到了腿着陆顺序对应于旋转驰骋的解和着陆顺序对应于横向的解，状态量空间为很明显，它们是不同的。另外，当我们将猎豹参数代入模型并数值确定周期解时，我们得到了对应于旋转的解，但没有对应于横向的解。代入马参数后，得到了对应于旋转的解和对应于横向的解。这些成果是在国内某学会第35届自治分权研讨会上报告的。此外，为了证实简单模型所得结果的有效性，我们还基于简单模型的结构开发了四足机器人。在控制方面，利用神经振荡器模型自主生成跑步节奏，从而实现在跑步机上的弹跳跑步。

项目成果

Dynamical Mechanisms of High-speed Cheetah Running through Spinal Movement

猎豹高速奔跑的脊柱运动动力学机制

• DOI: 10.7210/jrsj.41.266
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of the Robotics Society of Japan
• 作者: 松本紘宜;板橋正弥;竹村兼一;Longchuan Li;Yiming Cao;Keiichiro Ueno;Longchuan Li;上村知也
• 通讯作者: 上村知也

４足走行シンプルモデルの受動的な性質に基づく前後２脚ロボットの走行実験

基于简单四足模型被动性的两足机器人运行实验

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoya Kamimura;Kaho Sato;Shinya Aoi;Yasuo Higurashi;Naomi Wada;Kazuo Tsuchiya;Akihito Sano;and Fumitoshi Matsuno;上村知也，青井伸也，日暮泰男，和田直己，土屋和雄，松野文俊;岡大地，上村知也，中村優真，佐野明人，松野文俊;中村優真，上村知也，佐野明人，松野文俊
• 通讯作者: 中村優真，上村知也，佐野明人，松野文俊

神経振動子とチーター身体のシンプルモデルに基づくロボットの自律走行

基于神经振荡器和猎豹身体简单模型的自主机器人运动

• 发表时间: 2023
• 作者: Tomoya Kamimura;Kaho Sato;Shinya Aoi;Yasuo Higurashi;Naomi Wada;Kazuo Tsuchiya;Akihito Sano;and Fumitoshi Matsuno;上村知也，青井伸也，日暮泰男，和田直己，土屋和雄，松野文俊;岡大地，上村知也，中村優真，佐野明人，松野文俊
• 通讯作者: 岡大地，上村知也，中村優真，佐野明人，松野文俊

シンプルな4足モデルを用いたチーターとウマのギャロップの動力学解析

使用简单的四足模型对猎豹和马的驰骋进行动态分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Tomoya Kamimura;Kaho Sato;Shinya Aoi;Yasuo Higurashi;Naomi Wada;Kazuo Tsuchiya;Akihito Sano;and Fumitoshi Matsuno;上村知也，青井伸也，日暮泰男，和田直己，土屋和雄，松野文俊
• 通讯作者: 上村知也，青井伸也，日暮泰男，和田直己，土屋和雄，松野文俊

接地期を衝突で近似したシンプルモデルを用いたチーターの高速走行の動力学解析

使用简单模型进行猎豹高速奔跑的动力学分析，其中接触周期通过碰撞来近似

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomoya Kamimura;Shinya Aoi;Yasuo Higurashi;Naomi Wada;Kazuo Tsuchiya;Fumitoshi Matsuno;野津 翔太;Shintaro Matsushita,Takayuki Aoki;上村知也， 青井伸也， 日暮泰男， 和田直己，土屋和雄，松野文俊
• 通讯作者: 上村知也， 青井伸也， 日暮泰男， 和田直己，土屋和雄，松野文俊